1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
小麦是中国第三大粮食作物， 2010年我国小麦播种面积达2 425.7万公顷，占粮食播种面积的22.08%，年产小麦11 518.1万吨[1]，年产麦秸达1.5亿吨。这些秸秆除直接还田、燃料、以及不足20%用作饲料外，还有约20%无处理途径，在田间燃烧或堆积，随之而来的是空气污染、土地质量下降及资源的浪费。研究人员对南京市[2]和云南玉溪市[3]等地的调查结果表明，农田秸秆焚烧会造成城市空气质量下降，尤其是大气颗粒物污染加重。因此，如何合理有效地处理秸秆已成为当前亟待解决的问题。
近年来，随着我国养殖业的蓬勃发展，养殖数量的不断提高，反刍动物饲养量不断增加，其对粗饲料的需求量很大，但我国粗饲料品质较差，粗饲料资源缺乏。而我国麦秸资源丰富，麦秸富含纤维素、半纤维素和木质素，并含有氮、磷、钾、钙、镁和有机质，具有一定的利用价值，农牧结合、科学合理地利用秸秆资源，即可弥补枯草季节饲草供应的不足[4]，又能减少秸秆焚烧带来的环境污染。由于全球气候变化导致小麦生长期间的太阳辐射呈减弱趋势，扬麦秸秆的生长发育及产量形成受当地的气象条件影响很大。本试验通过对扬麦14生长期间进行二氧化碳和升温处理，利用体外发酵技术研究扬麦秸秆的瘤胃体外发酵特性，探讨温室效应下扬麦秸秆的营养特性，为生产中合理利用扬麦秸秆资源、减少环境污染提供技术参数。
扬麦秸秆作为反刍动物的粗饲料，其在反刍动物体内的消化吸收不容忽视。瘤胃作为反刍动物特有的消化器官，在饲料消化吸收方面起着重要作用，动物采食的日粮，首先进入瘤胃中由微生物进行厌氧发酵，多聚体的有机物被降解成简单的形式，部分由瘤胃壁吸收进入血液，作为动物机体的能量供应和其他物质代谢的来源。瘤胃厌氧发酵是一个复杂的生理过程，pH、产气量、氨态氮浓度、挥发性脂肪酸（VFA）产量都是评定扬麦秸秆发酵的关键指标，探究各指标的涵义和影响因素，进行综合评定，是提高扬麦秸秆的消化率、获得更好的经济效益的关键。反刍动物饲料营养价值的评定方法主要有活体法即体内法（in vivo）、半体内法（in situ）和体外法（in vitro）。目前应用最为广泛的为体外法即体外产气法。此方法不受实验动物的限制，可以在常规实验室条件下进行研究，因此得到了越来越广泛的应用。Menke等[5]建立并发展了体外产气法评定饲料营养价值，发现产气量与饲料在瘤胃中的降解率呈显著正相关。这种方法大大地提高了饲料评定效率，降低了试验费用，而且试验条件更易控制，以获得精确一致的数据。体外产气技术在不需要太多重复和不破坏样品的前提下，直观地比较出同类饲料的营养价值，也弥补了原位尼龙袋法中液态饲料应用的缺陷。但是，冯仰廉等[6]研究指出，体外发酵技术无法将培养过程中的终产物排出，只能反映饲料在较短时间内静态发酵降解的情况。比较不同饲料的营养价值时，还需要综合其他发酵产物，如挥发性脂肪酸（VFA）、微生物氮（MCP）和氨态氮（NH3-N）等做出评定。
2. 研究的基本内容和问题
1.1 研究目标 通过二氧化碳和升温处理模拟温室效应对扬麦秸秆营养特性的影响，利用体外发酵技术研究扬麦秸秆的营养特性
1.2 研究内容 试验取生长期间进行二氧化碳和升温处理的扬麦14秸秆，对其进行常规养分分析以及体外发酵试验及各项发酵液指标的测定，比较不同处理对各指标间的差异，从而探究气候因素对扬麦14发酵特性和营养价值的影响。
1.3拟解决的关键问题
3. 研究的方法与方案
1.1 研究方法 通过二氧化碳和升温处理模拟温室效应对扬麦秸秆营养价值的影响；采用概略养分分析法评价扬麦秸秆饲用营养品质；利用体外产气法进行瘤胃液体外发酵秸秆试验，评价秸秆发酵特性。
1.2 技术路线(见附件）
1.3 实验方案
1.3.1 实验材料 试验选取种植于江苏常熟进行二氧化碳和升温处理的扬麦14秸秆。在实验前烘干粉碎过20目筛（1mm），各底物分别装进标记好的自封袋内，待用。称取1g（10.005g）烘干粉碎的样品于每个发酵瓶（洗净并烘干）中，标记。
1.3.2培养基的制备 参照Theodorou(1994)使用的培养基（由Van Soest改进）进行配制。按下述顺序和比例配制瘤胃微生物培养液：500ml蒸馏水→0.1ml溶液A→200ml溶液B→200ml溶液C→1ml刃天青溶液→用CO2饱和保存于39℃恒温水浴箱中5-6h→40ml还原剂溶液E→混匀，用CO2饱和，并加热至39℃→继续通CO2约0.5-1h，接种现采集的瘤胃液。整个过程均需严格厌氧。 |
1.3.3瘤胃液的采集 瘤胃液采自南京农业大学动物房去势波尔山羊，利用负压原理用塑料吸瓶通过瘤胃瘘管抽取瘤胃内容物，保存39℃预热并充满二氧化碳的塑料瓶内，置于39℃保温杯中，并迅速带回实验室，经搅拌后四层纱布过滤，过滤后的瘤胃液用来接种。在获取瘤胃液以及处理瘤胃液的整个过程均需要严格厌氧。
1.3.4 秸秆常规养分分析以及体外发酵试验及各项发酵液指标的测定。
1.3.4.1 常规养分指标：利用概略养分分析法测定秸秆干物质（DM）、灰分(Ash)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)；
1.3.4.2 发酵液指标：产气量、甲烷（CH4）、pH、挥发性脂肪酸（VFA）、微生物氮（MCP）、氨态氮（NH3-N）、干物质消失率（DMD）、中性洗涤纤维消失率（NDFD）、酸性洗涤纤维消失率（ADFD）。
产气量测定参照Theodorou等方法：平衡瓶内气压，39℃培养，将分装好的发酵瓶至于39℃的恒温水浴箱中恒温培养120h，培养期间分别在6、12、18、24、30、36、48、60、72、84、96、108、120h测定并记录体外发酵产气量，培养结束，用冰浴停止发酵，进行采样。
甲烷（CH4）的测定：参照胡伟莲等（2006）气相色谱法。仪器及相关参数如下：GC-14B型气相色谱仪（日本岛津），毛细管柱，柱温80℃，汽化室100℃，氢离子火焰检测器检测温度120℃，载气为氮气，压力为0.05Mpa，氧气压力0.05MPa，灵敏度（档）为10-1，衰减3.0。在测完产气之后，使用微量进样器从发酵瓶内抽取5ul气体打入进样器内，及时调整时间和电压，记录峰面积值。
pH的测定：终点时冰浴终止发酵，立即测定pH。
挥发性脂肪酸（VFA）测定：取瘤胃液样品5 mL加25%偏磷酸和巴豆酸(内标法，100mL溶液中含巴豆酸0.6464g)混合液1mL，-20℃冰箱保存。测定前解冻，12000r/min离心10 min，取上清液0.6mL测定。优化张磊和邵涛的方法测定VFA，柱温130℃，进样器温度为180℃，检测器温度为180℃。高纯氮总流量30.2mL/min，柱流1.7mL/min，氢气流量40mL/min，空气流量400mL/min。
氨态氮（NH3-N）浓度测定：将样品与0.2mol/L盐酸等体积混合，于-20℃保存。测定前解冻，于4℃条件下，10000r/min离心10min，取上清液采用比色法进行测定分析。
微生物蛋白（MCP）测定：-20℃冻存的样品室温下解冻，取3mL样品1000r/min离心8min，除去原虫和饲料残渣。2mL上清液25000r/min离心20min。100L上清液加入到5mL考马斯亮蓝溶液中，在595nm波长下读取吸光度值。以结晶牛血清白蛋白为标准品，制作标准曲线。
干物质消失率（DMD）、中性洗涤纤维消失率（NDFD）、酸性洗涤纤维消失率（ADFD）；
发酵干物质消失率（DMD）的测定：发酵液(50ml离心管)于10000r离心机离心5min，弃上清液，将沉淀转移到相应标记的坩埚中在105℃烘箱中烘12h后称重。DMD（%）=（放入发酵瓶底物的量*DM%-发酵残渣的DM量）/放入发酵瓶底物的量*DM%
中性洗涤纤维消失率(NDFD)、酸性洗涤纤维消失率（ADFD）的测定：采用Van Soest等方法，配制中性洗涤剂和酸性洗涤剂分别测定发酵前后扬麦14秸秆的NDF、ADF，计算NDFD、ADFD。
1.4 可行性分析
本试验与实际结合密切，试验方案明确具体，试验方法成熟可靠，可操作性强。再加上指导老师长期从事反刍动物消化道微生物研究和发酵饲料研究，实验室具有本试验所需的仪器设备，可行性强。
4. 研究创新点
1.1前人研究很少关注扬麦秸秆营养价值与其气候因素的关系，探究不同二氧化碳和升温处理下扬麦14秸秆的营养特性，利用体外发酵技术研究扬麦秸秆的瘤胃体外发酵特性。
1.2研究意义重大：本试验的研究能为减少秸秆焚烧对环境的污染和在畜牧生产中合理利用扬麦秸秆资源提供技术参数。
5. 研究计划与进展
2013.9 -2013.10 查阅文献，试验准备；
2013.10-2013.11 扬麦秸秆样品收集与预处理；
2013.12-2014.03 扬麦秸秆的体外发酵试验与常规指标的测定；
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